Anaerobna razgradnja je biološki proces, pri katerem bakterije razgradijo organski material v bolj bazične spojine, ne da bi potrebovali kisik kot sestavino procesa. Te bakterije naj bi se pojavile na Zemlji pred približno 3,800,000,000 leti in so bile prevladujoča oblika življenja na planetu, preden so se pojavile rastline. Ker se je rastlinsko življenje pojavilo pred približno 3,200,000,000 leti, se je anaerobna prebava nadaljevala v naravnih okoljih, kjer ni bilo kisika, kot so močvirja, prepojena tla, in v tleh, ki jih nenehno pokriva voda, kot so jezera in reke. Biološki procesi anaerobne prebave zahtevajo, da več vrst bakterij razgradi organsko snov v nizu štirih korakov, vključno s hidrolizo, fermentacijo, acetogenezo in metanogenezo.
Od leta 2011 je človeška industrija glavna uporaba anaerobne digestije za proizvodnjo plina metana za proizvodnjo goriva in električne energije. To se izvaja v obratih za obdelavo odpadkov, ki predelujejo kmetijske odpadke, kot so gnoj ali komunalni odpadki. Pivovarska industrija se zanaša tudi na anaerobno presnovo za razgradnjo organskih stranskih produktov proizvodnje piva v metansko gorivo, ki bi ga sicer morali odstraniti v komunalnih sistemih za čiščenje odpadne vode.
Proces anaerobne prebave v naravi je pomemben tudi pri ustvarjanju oblike obnovljive energije, znane kot zemeljski plin. Čeprav je zemeljski plin fosilno gorivo, je sestavljen iz približno 80 % metana skupaj z drugimi sorodnimi plini, kot sta propan in butan, in ga zemlja hitreje proizvaja kot druga fosilna goriva, kot je nafta. To je fosilno gorivo, ki se pogosto odlaga poleg drugih fosilnih goriv, kot sta premog in nafta.
Industrijski reaktorji na biomaso, ki obdelujejo odpadke iz biomase, kot je gnoj, za proizvodnjo goriva na splošno proizvedejo manj plina metana kot prostorninski odstotek, kot ga vsebuje zemeljski plin. Tipičen izhod določene količine bioplina iz digestorja je 50 % do 80 % metana s precejšnjo količino odpadnega plina v obliki ogljikovega dioksida pri 20 % do 50 %. V procesu nastajajo tudi drugi plini v sledovih, ki imajo določeno komercialno vrednost, kot so vodik, dušik in kisik, nastajajo pa tudi strupeni plini, ki jih je treba varno odstraniti, vključno z vodikovim sulfidom in ogljikovim monoksidom.
Biološki procesi, ki so potrebni za učinkovito prebavo odpadkov, so lahko zapleteni in se zanašajo na strogo nadzorovane pogoje. Temperatura je glavna skrb v procesu, saj bakterije, ki razgrajujejo odpadke, najbolje uspevajo na različnih ravneh. Nekatere bakterije so mezofilne, uspevajo pri zmerni temperaturi 98 ° Fahrenheita (36.7 ° C), nekatere pa so termofilne in uspevajo pri višji optimalni temperaturi 130 ° Fahrenheita (54.4 ° C).
Pogoje je treba spremeniti za temperaturo, pH in druge dejavnike, kot je razmerje med vodo in trdno snovjo v mešanici biomase in razmerje ogljik/dušik, saj se organski material tudi kemično razgradi. Dve glavni vrsti bakterij, ki se uporabljata pri anaerobni prebavi, sta acetogene in metanogene bakterije, in čeprav se uporabljata skupaj, ima vsaka edinstvene življenjske pogoje, v katerih uspevajo. Acetogene bakterije proizvajajo kemični acetat med anaerobno razgradnjo, metanogene bakterije pa metan.
Biomasni material se prevzame skozi štiri stopnje za učinkovito pridobivanje metana. Stopnja hidrolize uporablja vodo za razgradnjo trdnih ali poltrdih snovi v enostavnejše spojine, nato pa se bodisi fermentacija ali acidogeneza uporabi za razgradnjo struktur verige ogljikovih hidratov v bolj bazične spojine, kot so amoniak, vodik in organske kisline. Acetogeneza se nato uporablja kot tretji korak v procesu, kjer acetogene bakterije pretvorijo organske kisline v ocetno kislino skupaj z nadaljnjimi stranskimi produkti, kot sta vodik in ogljikov dioksid. Zadnji korak metanogeneze uporablja metanogene bakterije za združevanje teh primarnih končnih produktov acetata, vodika in ogljikovega dioksida v metan, ki se nato lahko uporabi za gorivo.